الفصل : 6
الجزء : 3
العنوان : اللوحة الأم ( MotherBoard )
ال Expansion Bus
فتحات التوسعة كانت جزءًا من جهاز الكمبيوتر الشخصي منذ بدايته. في ذلك الوقت، قامت شركة IBM بإنشاء جهاز الكمبيوتر الشخصي بعين نحو المستقبل؛ حيث كان الكمبيوتر الشخصي الأصلي من IBM يحتوي على فتحات مدمجة في لوحة الأم - ويسمىexpansion slots - لإضافة بطاقات التوسع وبالتالي الوظائف الجديدة إلى الكمبيوتر الشخصي. تسمى هذه الفتحات والأسلاك المرافقة ورقائق الدعم على الكمبيوتر الشخصي الأول وعلى الأحدث والأفضل باسم الexpansion bus .
هيكل ووظيفة حافلة التوسع (Structure and Function of the Expansion Bus )
كما تعلمت، فإن كل جهاز في الكمبيوتر - سواء كان ملحومًا على لوحة الأم أو موصولًا في مقبس - يتصل بالexternal data bus والaddress bus. وفتحات التوسعة ليست استثناءً من ذلك، فهي تتصل ببقية الكمبيوتر من خلال chipset . ويختلف موضع الاتصال بالchipset تبعًا للنظام. في الأنظمة الأحدث، تتصل فتحات التوسعة بالمعالج المركزي (انظر الشكل 1 ) لأن المعالجات الحديثة تحتوي على العديد من ميزات التحكم التي كانت في السابق فيchipset. في الأنظمة القديمة، تتصل فتحات التوسعة مباشرة بchipset (انظر الشكل 2). وأخيرًا، تحتوي العديد من الأنظمة على أكثر من نوع واحد منexpansion bus ، حيث تتصل فتحات نوع واحد بالمعالج المركزي وفتحات نوع آخر بchipset (انظر الشكل 3 ).
 | |
|
 | |
|
 | |
|
توفر chipset امتدادًا للaddress bus and data bus إلى فتحات التوسعة، وبالتالي إلى أي بطاقات التوسع الموجودة في تلك الفتحات. إذا قُمت بتوصيل بطاقة تحكم الأقراص الصلبة في فتحة التوسع، فإنها تعمل تمامًا كما لو كانت مدمجة في لوحة الأم، على الرغم من وجود فارق كبير في السرعة. كما تتذكر من الفصل 3، فإن المعالج يعمل بsystem crystal - وهو عبارة عن تردد يقوم بدفع المعالج. توفر الsystem crystal وظيفة حرجة للكمبيوتر بأكمله، حيث تعمل كالمدرب العسكري الذي يدعو إلى النظام، وتحدد وتسرع النشاط في الكمبيوتر. تم تصميم كل جهاز ملحوم على لوحة الأم ليعمل بسرعة الsystem crystal. على سبيل المثال، يتم ضبط رقائق رقاقة الشريحة لوحة أم بسرعة 200 ميغاهرتز جميعها بواسطة system crystal بسرعة 200 ميغاهرتز (انظر الشكل 4 ).
 | |
|
لا تعمل Clock crystals بالساعة فقط على تحريك المعالج ورقاقات الشريحة، بل تحتاج جميع الرقائق في الكمبيوتر إلى إشارة CLK ويجب دفعها بواسطة رقاقة الساعة، بما في ذلك رقاقات بطاقات التوسع. ولو افترضنا أنك شريت جهازًا لم يأتي مع الكمبيوتر الخاص بك، مثل بطاقة صوت، فإن الرقائق على بطاقة الصوت تحتاج إلى إشارة CLK من الClock crystals . إذا تم تصميم الحواسيب لاستخدام الClock crystals لتحريك بطاقة الصوت هذه، فإن مصنعي بطاقات الصوت يحتاجون إلى صنع بطاقات صوت لكل سرعة ممكنة من لوحات الأم. يعني لازم تشتري بطاقة صوت 100 ميجاهرتز لنظام 100 ميجاهرتز أو بطاقة صوت 200 ميجاهرتز لنظام 200 ميجاهرتز، وهذا أمر سخيف.
عرفت IBM هذا الأمر عند تصميم حاسوب الـPC. كان عليهم توفير امتداد للحافلة الخارجية للبيانات يعمل بسرعة موحدة خاصة به. يمكنك استخدام هذا الجزء من الحافلة الخارجية لتوصيل أجهزة جديدة بالكمبيوتر. حققت IBM هذا الهدف عن طريق إضافة Clock crystals المختلفة، المعروفة باسمexpansion bus crystal SS، والتي تحكم في جزء من الحافلة الخارجية للبيانات المتصلة بفتحات التوسع (شاهد الشكل5 ).
 | |
|
تعمل فتحات التوسعة بسرعة أبطأ بكثير من حافلة الجهة الأمامية. تقوم رقاقة الشرائح بالعمل كمنقسم بين الحافلتين، وتعوض الفرق في السرعة باستخدام حالات انتظار ومناطق تخزين خاصة. بغض النظر عن سرعة اللوحة الأم، تعمل فتحات التوسعة بسرعة قياسية. في جهاز الكمبيوتر الشخصي الأصلي من IBM، كانت السرعة حوالي 14.318 ميجاهرتز ÷ 2، أي حوالي 7.16 ميجاهرتز. ومن الحسن حظنا أن حافلات التوسعة الحديثة تعمل بسرعات أعلى! سنبدأ بشرح أقدم فتحات التوسعة الحديثة وهي PCI.
ال PCI
قدمت Intel ال (Peripheral Component Interconnect – PCI) (انظر الشكل 6 ) في أوائل العقد 1990، ولم تكن حافلة التوسعة في أجهزة الكمبيوتر نفسها بعد ذلك. قامت Intel بخطوات ذكية عديدة مع PCI، ومن أهمها إصدار PCI في المجال العام لجعلها جذابة جدًا للمصنعين. قدمت PCI بديلاً أوسع وأسرع وأكثر مرونة من أي حافلة توسع سابقة. تكنولوجيا الحافلة الجديدة المميزة، جنبًا إلى جنب مع عدم وجود سعر لها، جعلت المصنعين يتخلون بسرعة عن الحافلات القديمة ويعتمدون على PCI.
 | |
|
لقد أحدثت PCI هزة كبيرة في عالم أجهزة الكمبيوتر بفضل قدراتها. كانت حافلة PCI الأصلية عرضها 32 بت وسرعتها 33 ميجاهرتز، وهذا كان رائعًا، ولكن هذه الميزات كانت متوقعة وليست مذهلة. كانت روعة PCI تكمن في قدرتها على التعايش مع حافلات التوسعة الأخرى. عندما ظهرت PCI للمرة الأولى، كان بإمكانك شراء لوحة أم تحتوي على فتحات PCI وفتحات قديمة. كان ذلك مهمًا لأن المستخدمين يمكنهم الاحتفاظ ببطاقات التوسعة القديمة والتدريجي تحويلها إلى PCI. ومن المثير للإعجاب بنفس القدر أن أجهزة PCI كانت (ولا تزال) قابلة للتكوين الذاتي، وهي ميزة أدت إلى المعيار الصناعي الذي أصبح معروفًا باسم "قابل للتوصيل والتشغيل" (Plug and Play - PnP). وأخيرًا، كان لدى PCI ميزة powerful burst-mode الذي يمكنه تمكين نقل البيانات بكفاءة عالية جدًا.
ال Mini-PCI
دخلت PCI إلى أجهزة الكمبيوتر المحمولة في شكل Mini-PCI المخصص (انظر الشكل 7 ). تم تصميم Mini-PCI لاستخدام طاقة منخفضة وللوضع أفقيًا - وهما ميزتان جيدتان لفتحة توسيع الكمبيوتر المحمول. يتواجد Mini-PCI، مثل PCI بالحجم الكامل، فقط في أجهزة الكمبيوتر القديمة.
 | |
|
ال PCI Express
يعتمد PCIe على اتصال تسلسلي بدلاً من الاتصال المتوازي المستخدم في واجهة PCI السابقة. يوفر هذا الاتصال التسلسلي عددًا من المزايا، بما في ذلك:
سرعة أكبر: يمكن لـ PCIe نقل البيانات بسرعة تصل إلى 16 جيجا نقل في الثانية (GTps) مع الإصدار 4.0.
كفاءة أكبر: يتطلب اتصال PCIe عددًا أقل من الأسلاك من اتصال PCI المتوازي.
مرونة أكبر: يمكن لـ PCIe دعم مجموعة واسعة من الأجهزة الطرفية، بما في ذلك بطاقات الرسومات ومحركات الأقراص الصلبة ووحدات تخزين الحالة الصلبة.
بنية PCIe يتكون رابط PCIe من زوج من الأسلاك، أحدهما للإرسال والآخر للاستقبال. يُعرف كل زوج من الأسلاك باسم "الممر" (lane). يحدد عدد الممرات المتاحة عرض النطاق الترددي الإجمالي للرابط.
يمكن لرابط PCIe دعم عدد من الممرات من 1 إلى 16. الممرات الأكثر شيوعًا هي 1x و 4x و 8x و 16x.
السرعة
تعتمد سرعة رابط PCIe على إصدار PCIe وعدد الممرات المتاحة.
PCIe 1.x: 2.5 GTps لكل مسار
PCIe 2.x: 5 GTps لكل مسار
PCIe 3.x: 8 GTps لكل مسار
PCIe 4.0: 16 GTps لكل مسار
التطبيقات
يستخدم PCIe مجموعة متنوعة من الأجهزة الطرفية، بما في ذلك:
بطاقات الرسومات: تستخدم بطاقات الرسومات PCIe لنقل البيانات من وإلى وحدة معالجة الرسومات (GPU).
محركات الأقراص الصلبة ووحدات تخزين الحالة الصلبة: تستخدم محركات الأقراص الصلبة ووحدات تخزين الحالة الصلبة PCIe لنقل البيانات بسرعة عالية.
وحدات التحكم في النطاق الترددي اللاسلكي: تستخدم وحدات التحكم في النطاق الترددي اللاسلكي PCIe لنقل البيانات بسرعة عالية إلى وجهات لاسلكية.
الفتحة PCIe بعدد 16 مسار (×16) هي الأكثر شيوعًا، وتُستخدم في أغلب الأحيان لبطاقات الفيديو، كما هو موضح في الشكل 8 . في النُسخ الأولى من لوحات الأم الخاصة بـ PCIe، استُخدمت مزيجٌ من فتحة PCIe واحدة بعدد 16 مسار وعدد من فتحات PCI القياسية. (تذكر أن تقنية PCI مصممة للعمل مع فتحات التوسع الأخرى، حتى فتحات PCI الأخرى.) هناك أيضًا نسخة شائعة بحجم صغير من PCIe لأجهزة الكمبيوتر المحمولة تُسمى PCI Express Mini Card أو Mini-PCIe، والتي يُغطى تفصيلها في الفصل 23 "Portable Computing".
 | |
|
الbandwidth الذي يتم توليده من خلال فتحة ×16 هو أكثر بكثير مما يحتاجه أي شيء آخر غير بطاقة الفيديو، لذلك تحتوي معظم لوحات الأم ذات PCIe أيضًا على فتحات بعدد أقل من المسارات. حاليًا، فإن فتحة ×1 هي الأكثر شيوعًا كفتحة PCIe ذات استخدام عام (انظر الشكل 9 ). ستجد أيضًا فتحات ×4 على بعض لوحات الأم.
 | |
|
ملاحظة:
عندما تتحدث عن المسارات، مثل ×1 أو ×16، استخدم "by" بدلاً من "ex" لعلامة الضرب. لذلك "by 1" و "by 16" هما النطق الصحيح.
جرب هذا! رحلة تسوق
إذن ، ما هي أحدث لوحة أم PCIe متوفرة؟ اتصل بالإنترنت أو انتقل إلى
متجر كمبيوتر محلي وابحث عن اللوحات الأم المتطورة. ماذا
مجموعات من فتحات PCIe التي يمكنك العثور عليها على لوحة أم واحدة؟ أيّ
اللوحة الأم لديها أكثر × 16 ممرات؟ لماذا؟ قم بتدوينها وقارن بينها
النتائج التي توصلت إليها
■ النهاية
نكون هنا انتهينا من الجزء 3 من الفصل 6 تماما من شهادة A plus المقدمة من CompTIA نتقدم الأن تقدم ملحوظ وواضح ولكن المشوار ما زال ايضا طويل وممتع جدا جدا لذلك احرص على قرائة كل فصل سريعا
و لا بد وانت تقرا ان تكون مركز جيدا لكل معلومة ومعك ورقة وقلم , لانك بالتاكيد ستحتاجها
واذا واجهتك اي مشكلة في الفهم او ما شابه , يمكنك على الفور الذهاب الى المجتمع الخاص بنا في Telegram للمناقشة والتواصل معنا من هنا
او اذا واجهتك مشكلة في الموقع او تريد اجابة سريعة يمكنك الذهاب الى اخر صفحة في الموقع ستجد صفحة اتصل بنا موجودة يمكنك ارسالة لنا مشكلتك , وسيتم الرد عليها بسرعة جدا ان شاء الله
ويمكنك الأنضمام الى المجتمع Hidden Lock بالكامل مع جميع قنواته للأستفادة في اخر الأخبار في عالم التقنية وايضا الكتب بالمجان والكورسات والمقالات من خلال الرابط التالي لمجموعة القنوات من هنا
يمكنك ايضا متابعتنا في منصات X او Twitter سابقا , لمشاهدة الاخبار والمقالات السريعة والمهمة من
وفقط كان معكم sparrow مقدم هذه الشهادة من فريق Hidden Lock
